CN111004429B - 一种纳米碳黑增强hdpe给水管材制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法，通过使用HDPE树脂、高光黑色母粒为原料制得该HDPE给水管材，该方法中所制得的高光黑色母粒中纳米碳黑具备比表面积大，着色能力强，光稳定性好，增强效果明显的优点，使得给水管材在强度、抗氧化程度和静液压强度方面有着显著的提升；该方法中使用的自动牵引截断装置通过控制变速箱调节第一电机、第二电机的转速调节管材运输速度，或者控制上下履带输送管材的时间，自动完成了管材的牵引及定长切割过程，自动化程度高，提高了工作效率；该装置可以根据管材的直径自由调节上下履带以及第一夹管、第二夹管之间的距离，可以适用于各种不同规格的管材，该装置适用范围广。

Description

一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法
技术领域
本发明涉及给水管生产技术领域，具体涉及一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法。
背景技术
给水管分金属管，复合管和塑料管，金属管主要分为紫铜管和不锈钢水管，金属管具有安全、卫生、耐用等诸多特点，是家装工装的最理想的水管；复合管典型代表有铝塑管，但是由于其热胀冷缩问题，已经被逐渐淘汰；塑料管具有安全，无毒，安装方便，价格低廉等优点因，使其成为家装最常用的水管。
申请号为CN201710501977.5的专利公开了一种高强度HDPE聚乙烯给水管，包括以下组分：高密度聚乙烯料、增强型母料、增塑剂、润滑剂、复合增韧改性剂、偶联剂、吸湿母料、亚磷酸脂类抗氧剂、色粉；该高强度HDPE聚乙烯给水管的制作成本低，有效提高给水管的整体的结构的强度以及拉伸弯曲韧性，而且抗腐蚀性较高以及抗冲击强度高，使用寿命长；但仍然存在以下不足之处：(1)该给水管材在强度、抗氧化程度和静液压强度方面有所缺陷；(2)该给水管材生产过程中需要使用牵引机以及切割机，但是现有的牵引机以及切割机自动化程度不高，而且需要使用两种设备，所需成本高，占地面积大；(3)现有的牵引截断装置只能适用于同种规格的管材，适用范围窄。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供了一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法：(1)通过使用HDPE树脂、高光黑色母粒为原料制得该纳米碳黑增强HDPE给水管材，炭黑是塑料工业中一种重要的添加剂,它可以改善塑料的电性能、老化、着色及力学等性能,最重要的是抗紫外线性能,控制电导率，该制备方法中采用合理的原材料选择，合理的原材料配比，使得所制得的高光黑色母粒中纳米碳黑具备比表面积大，着色能力强，光稳定性好，增强效果明显的优点，解决了现有的给水管材在强度、抗氧化程度和静液压强度方面有所缺陷的问题；(2)通过第一电机运转带动第二主动轮转动，带动了第二主动轮上履带顺时针转动，通过第二电机运转带动第一主动轮转动，带动了第一主动轮上履带逆时针转动，上下两个履带带动了管材向前移动；当管材长度从切管台以及伸入夹持机构中的长度达到截断长度要求，停止管材向前输送，通过双头气缸收缩，拉动第一夹管、第二夹管靠近，将管材夹紧，通过第三电机转动带动第二斜齿轮转动，第二斜齿轮啮合第一斜齿轮，带动了切割刀高速旋转，通过推动气缸收缩拉动电机壳体的伸长板端下降，第三电机端在转动底座上转动，带动了切割刀下降，旋转的切割刀将管材切断，解决了现有的牵引机以及切割机自动化程度不高，而且需要使用两种设备，所需成本高，占地面积大的问题；(3)通过将管材穿入至上下两个履带之间的第一弧形槽中，启动若干升降气缸，升降气缸运转，控制第二支撑板上升或下降，带动了上方的履带上升或下降，将管材压紧；通过自由控制双头气缸的收缩以及延伸，控制第一夹管、第二夹管之间的距离，将管材夹紧；解决了现有的牵引截断装置只能适用于同种规格的管材，适用范围窄的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法，该纳米碳黑增强HDPE给水管材包括以下重量份组分：HDPE树脂90-110份、高光黑色母粒10-20份；
所述高光黑色母粒组成包括以下重量份组分：HDPE树脂40-60份、处理后的纳米碳黑30-50份、润滑剂2-6份、加工助剂4-8份、抗氧剂1-3份、光稳定剂2-4份；
所述处理后的纳米碳黑包括以下重量份组分：纳米碳黑80-100份、聚烯烃类超分散剂8-16份、接枝共聚物类超分散剂3-9份、表面增效剂1-5份；
该纳米碳黑增强HDPE给水管材由以下步骤制备得到：
步骤一：按重量份称取原料，通过高速风送的方式将纳米碳黑均匀送至高速搅拌机内，在恒温搅拌状态下将表面增效剂、超分散剂以雾化的方式加入，继续恒温搅拌，充分浸润纳米碳黑粉体，最后过滤、洗涤、干燥、粉碎和存储，得到处理后的纳米碳黑；
步骤二：按重量份称取原料，将处理后的纳米碳黑、HDPE树脂、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂进行均匀混合，混合后通过密炼机密炼成均匀熔体，将成型后的均匀熔体通过单螺杆挤出机挤出造粒，采用水冷拉条切粒或水环热切等方式切粒，制得高光黑色母粒；
步骤三：按重量份称取原料，将高光黑色母粒和HDPE树脂，加入到高速搅拌机中混合均匀，通过真空管道送至机台，通过单螺杆挤出机挤挤入模具制得管材型胚、通过定径套、冷却水箱、制得管材初产品，将管材初产品送入至自动牵引截断装置中的上下两个履带之间的第一弧形槽中，升降气缸收缩，带动了上方的履带下降，将管材初产品压紧，第一电机运转带动了第二主动轮上履带顺时针转动，第二电机运转带动了第一主动轮上履带逆时针转动，上下两个履带运动带动了管材初产品向前移动，当管材初产品越过切管台的长度达到截断长度要求，停止管材初产品向前输送，双头气缸收缩，拉动第一夹管、第二夹管靠近，将管材初产品夹紧，第三电机转动带动了切割刀高速旋转，推动气缸收缩带动了旋转的切割刀下降，将管材初产品切断，得到该纳米碳黑增强HDPE给水管。
作为本发明进一步的方案：所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的一种；所述加工助剂为硅烷交联聚乙烯共聚物、聚乙烯接枝共聚物、无氟聚合物、甲基丙烯酸酯类、马来酸酐及其接枝物中的一种或几种；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种，所述光稳定剂为苯并三唑类紫外线吸收剂。
作为本发明进一步的方案：所述聚烯烃类超分散剂为甲基丙烯酸甲酯类分散剂或端基聚异丁烯类分散剂，所述接枝共聚物类超分散剂为水溶性高分子分散剂或乳液分散剂。
作为本发明进一步的方案：所述步骤一中的恒温搅拌反应时间为0.5-1h；所述步骤二中的密炼机密炼温度为125-145℃，密炼时间为6-12min。
作为本发明进一步的方案：所述步骤二中单螺旋挤出机的加料段温度为165-180℃，熔融段温度180-240℃，均化段温度200-260℃，螺杆转速为50-150r/min。
作为本发明进一步的方案：所述步骤三中单螺杆挤出机的加料段温度为180-195℃，熔融段温度210-250℃，均化段温度220-275℃，螺杆转速为100-300r/min，所述模具温度为190-210℃。
作为本发明进一步的方案：所述步骤三中的自动牵引截断装置牵引给水管材定长截断的工作过程如下：
步骤一：将管材穿入至上下两个履带之间的第一弧形槽中，启动若干升降气缸，升降气缸收缩，第二支撑板下降，带动了上方的履带下降，将管材压紧；
步骤二：启动第一电机，第一电机运转带动第二主动轮转动，带动了第二主动轮上履带顺时针转动，启动第二电机，第二电机运转带动第一主动轮转动，带动了第一主动轮上履带逆时针转动，上下两个履带带动了管材向前移动；
步骤三：当管材输送至截断机构，落至切管台的顶部的第二弧形槽中，继续向前移动穿入至夹持机构中；
步骤四：当管材长度从切管台以及伸入夹持机构中的长度达到截断长度要求，停止第一电机、第二电机，停止管材向前输送，启动双头气缸，双头气缸收缩，拉动第一夹管、第二夹管靠近，将管材夹紧，启动第三电机，第三电机转动带动第二斜齿轮转动，第二斜齿轮啮合第一斜齿轮，带动了切割刀高速旋转，启动推动气缸，推动气缸收缩拉动电机壳体的伸长板端下降，第三电机端在转动底座上转动，带动了切割刀下降，旋转的切割刀将管材切断；
步骤五：启动双头气缸，双头气缸延伸，推动第一夹管、第二夹管分离，切断的管材从夹持机构7中落入至成品箱中收集；
步骤六：重复以上步骤，管材持续自动按要求切断落入成品箱中，得到该纳米碳黑增强HDPE给水管。
本发明的有益效果：
(1)本发明的一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法，通过使用HDPE树脂、高光黑色母粒为原料制得该纳米碳黑增强HDPE给水管材，炭黑是塑料工业中一种重要的添加剂,它可以改善塑料的电性能、老化、着色及力学等性能,最重要的是抗紫外线性能,控制电导率，该制备方法中采用合理的原材料选择，合理的原材料配比，使得所制得的高光黑色母粒中纳米碳黑具备比表面积大，着色能力强，光稳定性好，增强效果明显的优点，利用该高光黑色母粒所制得的纳米碳黑增强HDPE给水管材在强度、抗氧化程度和静液压强度方面有着显著的提升；
对该纳米碳黑增强HDPE给水管材性能进行检测，检测结果：拉伸强度≥25MPa，断裂伸长率≥600％，氧化诱导时间(200℃)≥80min，纵向回缩率≤2％，碳黑分散等级≤等级2，表面光亮度≥60°，且静液压测试不破裂不渗漏；
(2)本发明的一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法，通过使用自动牵引截断装置对管材进行牵引及定长切割，通过第一电机运转带动第二主动轮转动，带动了第二主动轮上履带顺时针转动，通过第二电机运转带动第一主动轮转动，带动了第一主动轮上履带逆时针转动，上下两个履带带动了管材向前移动；当管材长度从切管台以及伸入夹持机构中的长度达到截断长度要求，停止管材向前输送，通过双头气缸收缩，拉动第一夹管、第二夹管靠近，将管材夹紧，通过第三电机转动带动第二斜齿轮转动，第二斜齿轮啮合第一斜齿轮，带动了切割刀高速旋转，通过推动气缸收缩拉动电机壳体的伸长板端下降，第三电机端在转动底座上转动，带动了切割刀下降，旋转的切割刀将管材切断，该自动牵引截断装置通过控制变速箱调节第一电机、第二电机的转速调节管材运输速度，或者控制上下履带输送管材的时间，自动完成了管材的牵引及定长切割过程，自动化程度高，提高了工作效率；
(3)本发明的自动牵引截断装置，通过将管材穿入至上下两个履带之间的第一弧形槽中，启动若干升降气缸，升降气缸运转，控制第二支撑板上升或下降，带动了上方的履带上升或下降，将管材压紧；通过自由控制双头气缸的收缩以及延伸，控制第一夹管、第二夹管之间的距离，将管材夹紧；该自动牵引截断装置可以根据管材的直径自由调节上下履带之间的距离以及第一夹管、第二夹管之间的距离，可以适用于各种不同规格的管材，该装置适用范围广。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中自动牵引截断装置的结构示意图；
图2是本发明中自动牵引截断装置的侧视图；
图3是本发明中第一主动轮、第二主动轮和履带的连接视图；
图4是本发明中承重底座处的俯视图；
图5是本发明中图4中A处的放大示意图；
图6是本发明中截断机构的结构示意图；
图7是本发明中第三电机、切割刀的连接视图；
图8是本发明中截断机构的侧视图；
图9是本发明中切管台的结构示意图；
图10是本发明中夹持机构的结构示意图。
图中：1、承重底座；2、第一支撑板；3、第一电机；4、第二支撑板；5、截断机构；6、J型柱；7、夹持机构；8、成品箱；9、变速箱；10、第二电机；11、安装板；12、履带；13、升降气缸；14、第一从动轮；15、牵引板；16、皮带；17、第一主动轮；18、第二主动轮；19、第二从动轮；20、第一弧形槽；21、支撑台；22、第三电机；23、刀具壳体；24、电机壳体；25、伸长板；26、连接杆；27、推动气缸；28、转动底座；29、第一斜齿轮；30、第二斜齿轮；31、切割刀；32、切管台；33、第二弧形槽；34、落刀口；35、第一夹管；36、组合槽；37、双头气缸；38、弹簧；39、第二夹管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
请参阅图1-10所示，本实施例为一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法，该纳米碳黑增强HDPE给水管材包括以下重量份组分：HDPE树脂90份、高光黑色母粒10份；
高光黑色母粒组成包括以下重量份组分：HDPE树脂40份、处理后的纳米碳黑30份、润滑剂2份、加工助剂4份、抗氧剂1份、光稳定剂2份；
处理后的纳米碳黑包括以下重量份组分：纳米碳黑80份、聚烯烃类超分散剂8份、接枝共聚物类超分散剂3份、表面增效剂1份；
该纳米碳黑增强HDPE给水管材由以下步骤制备得到：
步骤一：按重量份称取原料，通过高速风送的方式将纳米碳黑均匀送至高速搅拌机内，在恒温搅拌状态下将表面增效剂、超分散剂以雾化的方式加入，继续恒温搅拌，充分浸润纳米碳黑粉体，最后过滤、洗涤、干燥、粉碎和存储，得到处理后的纳米碳黑；
步骤二：按重量份称取原料，将处理后的纳米碳黑、HDPE树脂、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂进行均匀混合，混合后通过密炼机密炼成均匀熔体，将成型后的均匀熔体通过单螺杆挤出机挤出造粒，采用水冷拉条切粒或水环热切等方式切粒，制得高光黑色母粒；
步骤三：按重量份称取原料，将高光黑色母粒和HDPE树脂，加入到高速搅拌机中混合均匀，通过真空管道送至机台，通过单螺杆挤出机挤挤入模具制得管材型胚、通过定径套、冷却水箱、制得管材初产品，将管材初产品送入至自动牵引截断装置中的上下两个履带12之间的第一弧形槽20中，升降气缸13收缩，带动了上方的履带12下降，将管材初产品压紧，第一电机3运转带动了第二主动轮18上履带12顺时针转动，第二电机10运转带动了第一主动轮17上履带12逆时针转动，上下两个履带12运动带动了管材初产品向前移动，当管材初产品越过切管台32的长度达到截断长度要求，停止管材初产品向前输送，双头气缸37收缩，拉动第一夹管35、第二夹管39靠近，将管材初产品夹紧，第三电机22转动带动了切割刀31高速旋转，推动气缸27收缩带动了旋转的切割刀31下降，将管材初产品切断，得到该纳米碳黑增强HDPE给水管。
润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的一种；加工助剂为硅烷交联聚乙烯共聚物、聚乙烯接枝共聚物、无氟聚合物、甲基丙烯酸酯类、马来酸酐及其接枝物中的一种或几种；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种，光稳定剂为苯并三唑类紫外线吸收剂。
聚烯烃类超分散剂为甲基丙烯酸甲酯类分散剂或端基聚异丁烯类分散剂，接枝共聚物类超分散剂为水溶性高分子分散剂或乳液分散剂。
步骤一中的恒温搅拌反应时间为0.5-1h；步骤二中的密炼机密炼温度为125-145℃，密炼时间为6-12min。
步骤二中单螺旋挤出机的加料段温度为165-180℃，熔融段温度180-240℃，均化段温度200-260℃，螺杆转速为50-150r/min。
步骤三中单螺杆挤出机的加料段温度为180-195℃，熔融段温度210-250℃，均化段温度220-275℃，螺杆转速为100-300r/min，模具温度为190-210℃。
对实施例1的纳米碳黑增强HDPE给水管材性能进行检测，检测结果：拉伸强度≥25MPa，断裂伸长率≥600％，氧化诱导时间(200℃)≥80min，纵向回缩率≤2％，碳黑分散等级≤等级2，表面光亮度≥60°，且静液压测试不破裂不渗漏。
实施例2：
请参阅图1-10所示，本实施例为一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法，该纳米碳黑增强HDPE给水管材包括以下重量份组分：HDPE树脂100份、高光黑色母粒15份；
高光黑色母粒组成包括以下重量份组分：HDPE树脂50份、处理后的纳米碳黑40份、润滑剂4份、加工助剂6份、抗氧剂2份、光稳定剂3份；
处理后的纳米碳黑包括以下重量份组分：纳米碳黑90份、聚烯烃类超分散剂12份、接枝共聚物类超分散剂6份、表面增效剂3份；
该纳米碳黑增强HDPE给水管材由以下步骤制备得到：
步骤一：按重量份称取原料，通过高速风送的方式将纳米碳黑均匀送至高速搅拌机内，在恒温搅拌状态下将表面增效剂、超分散剂以雾化的方式加入，继续恒温搅拌，充分浸润纳米碳黑粉体，最后过滤、洗涤、干燥、粉碎和存储，得到处理后的纳米碳黑；
步骤二：按重量份称取原料，将处理后的纳米碳黑、HDPE树脂、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂进行均匀混合，混合后通过密炼机密炼成均匀熔体，将成型后的均匀熔体通过单螺杆挤出机挤出造粒，采用水冷拉条切粒或水环热切等方式切粒，制得高光黑色母粒；
步骤三：按重量份称取原料，将高光黑色母粒和HDPE树脂，加入到高速搅拌机中混合均匀，通过真空管道送至机台，通过单螺杆挤出机挤挤入模具制得管材型胚、通过定径套、冷却水箱、制得管材初产品，将管材初产品送入至自动牵引截断装置中的上下两个履带12之间的第一弧形槽20中，升降气缸13收缩，带动了上方的履带12下降，将管材初产品压紧，第一电机3运转带动了第二主动轮18上履带12顺时针转动，第二电机10运转带动了第一主动轮17上履带12逆时针转动，上下两个履带12运动带动了管材初产品向前移动，当管材初产品越过切管台32的长度达到截断长度要求，停止管材初产品向前输送，双头气缸37收缩，拉动第一夹管35、第二夹管39靠近，将管材初产品夹紧，第三电机22转动带动了切割刀31高速旋转，推动气缸27收缩带动了旋转的切割刀31下降，将管材初产品切断，得到该纳米碳黑增强HDPE给水管。
润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的一种；加工助剂为硅烷交联聚乙烯共聚物、聚乙烯接枝共聚物、无氟聚合物、甲基丙烯酸酯类、马来酸酐及其接枝物中的一种或几种；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种，光稳定剂为苯并三唑类紫外线吸收剂。
聚烯烃类超分散剂为甲基丙烯酸甲酯类分散剂或端基聚异丁烯类分散剂，接枝共聚物类超分散剂为水溶性高分子分散剂或乳液分散剂。
步骤一中的恒温搅拌反应时间为0.5-1h；步骤二中的密炼机密炼温度为125-145℃，密炼时间为6-12min。
步骤二中单螺旋挤出机的加料段温度为165-180℃，熔融段温度180-240℃，均化段温度200-260℃，螺杆转速为50-150r/min。
步骤三中单螺杆挤出机的加料段温度为180-195℃，熔融段温度210-250℃，均化段温度220-275℃，螺杆转速为100-300r/min，模具温度为190-210℃。
对实施例3的纳米碳黑增强HDPE给水管材性能进行检测，检测结果：拉伸强度≥25MPa，断裂伸长率≥600％，氧化诱导时间(200℃)≥80min，纵向回缩率≤2％，碳黑分散等级≤等级2，表面光亮度≥60°，且静液压测试不破裂不渗漏。
实施例3：
请参阅图1-10所示，本实施例为一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法，该纳米碳黑增强HDPE给水管材包括以下重量份组分：HDPE树脂110份、高光黑色母粒20份；
高光黑色母粒组成包括以下重量份组分：HDPE树脂60份、处理后的纳米碳黑50份、润滑剂6份、加工助剂8份、抗氧剂3份、光稳定剂4份；
处理后的纳米碳黑包括以下重量份组分：纳米碳黑100份、聚烯烃类超分散剂16份、接枝共聚物类超分散剂9份、表面增效剂5份；
该纳米碳黑增强HDPE给水管材由以下步骤制备得到：
步骤一：按重量份称取原料，通过高速风送的方式将纳米碳黑均匀送至高速搅拌机内，在恒温搅拌状态下将表面增效剂、超分散剂以雾化的方式加入，继续恒温搅拌，充分浸润纳米碳黑粉体，最后过滤、洗涤、干燥、粉碎和存储，得到处理后的纳米碳黑；
步骤二：按重量份称取原料，将处理后的纳米碳黑、HDPE树脂、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂进行均匀混合，混合后通过密炼机密炼成均匀熔体，将成型后的均匀熔体通过单螺杆挤出机挤出造粒，采用水冷拉条切粒或水环热切等方式切粒，制得高光黑色母粒；
步骤三：按重量份称取原料，将高光黑色母粒和HDPE树脂，加入到高速搅拌机中混合均匀，通过真空管道送至机台，通过单螺杆挤出机挤挤入模具制得管材型胚、通过定径套、冷却水箱、制得管材初产品，将管材初产品送入至自动牵引截断装置中的上下两个履带12之间的第一弧形槽20中，升降气缸13收缩，带动了上方的履带12下降，将管材初产品压紧，第一电机3运转带动了第二主动轮18上履带12顺时针转动，第二电机10运转带动了第一主动轮17上履带12逆时针转动，上下两个履带12运动带动了管材初产品向前移动，当管材初产品越过切管台32的长度达到截断长度要求，停止管材初产品向前输送，双头气缸37收缩，拉动第一夹管35、第二夹管39靠近，将管材初产品夹紧，第三电机22转动带动了切割刀31高速旋转，推动气缸27收缩带动了旋转的切割刀31下降，将管材初产品切断，得到该纳米碳黑增强HDPE给水管。
润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的一种；加工助剂为硅烷交联聚乙烯共聚物、聚乙烯接枝共聚物、无氟聚合物、甲基丙烯酸酯类、马来酸酐及其接枝物中的一种或几种；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种，光稳定剂为苯并三唑类紫外线吸收剂。
聚烯烃类超分散剂为甲基丙烯酸甲酯类分散剂或端基聚异丁烯类分散剂，接枝共聚物类超分散剂为水溶性高分子分散剂或乳液分散剂。
步骤一中的恒温搅拌反应时间为0.5-1h；步骤二中的密炼机密炼温度为125-145℃，密炼时间为6-12min。
步骤二中单螺旋挤出机的加料段温度为165-180℃，熔融段温度180-240℃，均化段温度200-260℃，螺杆转速为50-150r/min。
步骤三中单螺杆挤出机的加料段温度为180-195℃，熔融段温度210-250℃，均化段温度220-275℃，螺杆转速为100-300r/min，模具温度为190-210℃。
对实施例3的纳米碳黑增强HDPE给水管材性能进行检测，检测结果：拉伸强度≥25MPa，断裂伸长率≥600％，氧化诱导时间(200℃)≥80min，纵向回缩率≤2％，碳黑分散等级≤等级2，表面光亮度≥60°，且静液压测试不破裂不渗漏。
实施例4：
请参阅图1-10所示，本实施例中的自动牵引截断装置，包括承重底座1、截断机构5、夹持机构7，所述承重底座1顶部两侧均安装有第一支撑板2，所述第一支撑板2顶部等距安装有若干升降气缸13，若干所述升降气缸13的活动杆均连接至第二支撑板4底部，所述承重底座1顶部一端安装有截断机构5，所述截断机构5远离第二支撑板4一侧设有夹持机构7，所述夹持机构7下方设有成品箱8；
两侧所述第一支撑板2远离截断机构5一端通过转轴安装有第二主动轮18，两侧所述第一支撑板2接近截断机构5一端通过转轴安装有第二从动轮19，两侧所述第二支撑板4远离截断机构5一端通过转轴安装有第一从动轮14，两侧所述第二支撑板4接近截断机构5一端通过转轴安装有第一主动轮17，所述第一从动轮14、第一主动轮17外部以及第二主动轮18、第二从动轮19外部均套设有履带12，所述履带12包括皮带16，所述皮带16上等距安装有若干牵引板15，所述牵引板15中部开设有第一弧形槽20；
一侧所述第二支撑板4上安装有安装板11，所述安装板11底部安装有若干升降气缸13，所述安装板11顶部安装有第二电机10，所述承重底座1远离第二电机10一侧顶部安装有第一电机3，所述第一电机3、第二电机10的输出轴上均安装有变速箱9，所述第一电机3通过变速箱9连接第一主动轮17，所述第二电机10通过变速箱9连接第二主动轮18；
所述截断机构5包括支撑台21、电机壳体24，所述电机壳体24底部套接在第三电机22上，所述电机壳体24一侧底端转动安装至转动底座28上，所述转动底座28底部安装至支撑台21顶部，所述电机壳体24顶端两侧均安装有伸长板25，两侧所述伸长板25之间安装有连接杆26，所述电机壳体24一侧安装有刀具壳体23，所述支撑台21远离转动底座28一侧顶部转动安装有推动气缸27，所述推动气缸27的活动杆转动连接在连接杆26上；
所述第三电机22的输出轴上套接有第二斜齿轮30，所述第二斜齿轮30上垂直啮合连接有第一斜齿轮29，所述第一斜齿轮29通过转轴连接有切割刀31，所述切割刀31安装在刀具壳体23内部，所述切割刀31下方设有切管台32，所述切管台32安装在支撑台21顶部，所述切管台32上与切割刀31同向开设有落刀口34，所述切管台32上与切割刀31垂直方向开设有第二弧形槽33；
所述夹持机构7包括第一夹管35、第二夹管39，所述第一夹管35、第二夹管39结构相同，所述第一夹管35、第二夹管39顶部组合形成组合槽36，所述组合槽36中等距安装有若干双头气缸37，相邻所述双头气缸37之间设有弹簧38连接至组合槽36两侧内壁，两端所述双头气缸37顶部均安装有J型柱6。
请参阅图1-10所示，本实施例中的自动牵引截断装置牵引给水管材定长截断的工作过程如下：
步骤一：将管材穿入至上下两个履带12之间的第一弧形槽20中，启动若干升降气缸13，升降气缸13收缩，第二支撑板4下降，带动了上方的履带12下降，将管材压紧；
步骤二：启动第一电机3，第一电机3运转带动第二主动轮18转动，带动了第二主动轮18上履带12顺时针转动，启动第二电机10，第二电机10运转带动第一主动轮17转动，带动了第一主动轮17上履带12逆时针转动，上下两个履带12带动了管材向前移动；
步骤三：当管材输送至截断机构5，落至切管台32的顶部的第二弧形槽33中，继续向前移动穿入至夹持机构7中；
步骤四：当管材长度从切管台32以及伸入夹持机构7中的长度达到截断长度要求，停止第一电机3、第二电机10，停止管材向前输送，启动双头气缸37，双头气缸37收缩，拉动第一夹管35、第二夹管39靠近，将管材夹紧，启动第三电机22，第三电机22转动带动第二斜齿轮30转动，第二斜齿轮30啮合第一斜齿轮29，带动了切割刀31高速旋转，启动推动气缸27，推动气缸27收缩拉动电机壳体24的伸长板25端下降，第三电机22端在转动底座28上转动，带动了切割刀31下降，旋转的切割刀31将管材切断；
步骤五：启动双头气缸37，双头气缸37延伸，推动第一夹管35、第二夹管39分离，切断的管材从夹持机构7中落入至成品箱8中收集；
步骤六：重复以上步骤，管材持续自动按要求切断落入成品箱8中，得到该纳米碳黑增强HDPE给水管。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法，其特征在于，该纳米碳黑增强HDPE给水管材包括以下重量份组分：HDPE树脂90-110份、高光黑色母粒10-20份；
所述高光黑色母粒组成包括以下重量份组分：HDPE树脂40-60份、处理后的纳米碳黑30-50份、润滑剂2-6份、加工助剂4-8份、抗氧剂1-3份、光稳定剂2-4份；
所述处理后的纳米碳黑包括以下重量份组分：纳米碳黑80-100份、聚烯烃类超分散剂8-16份、接枝共聚物类超分散剂3-9份、表面增效剂1-5份；
该纳米碳黑增强HDPE给水管材由以下步骤制备得到：
步骤一：按重量份称取原料，通过高速风送的方式将纳米碳黑均匀送至高速搅拌机内，在恒温搅拌状态下将表面增效剂、超分散剂以雾化的方式加入，继续恒温搅拌，充分浸润纳米碳黑粉体，最后过滤、洗涤、干燥、粉碎和存储，得到处理后的纳米碳黑；
步骤二：按重量份称取原料，将处理后的纳米碳黑、HDPE树脂、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂进行均匀混合，混合后通过密炼机密炼成均匀熔体，将成型后的均匀熔体通过单螺杆挤出机挤出造粒，采用水冷拉条切粒或水环热切方式切粒，制得高光黑色母粒；
步骤三：按重量份称取原料，将高光黑色母粒和HDPE树脂，加入到高速搅拌机中混合均匀，通过真空管道送至机台，通过单螺杆挤出机挤入模具制得管材型胚、通过定径套、冷却水箱、制得管材初产品，将管材初产品送入至自动牵引截断装置中的上下两个履带之间的第一弧形槽中，升降气缸收缩，带动了上方的履带下降，将管材初产品压紧，第一电机运转带动了第二主动轮上履带顺时针转动，第二电机运转带动了第一主动轮上履带逆时针转动，上下两个履带运动带动了管材初产品向前移动，当管材初产品越过切管台的长度达到截断长度要求，停止管材初产品向前输送，双头气缸收缩，拉动第一夹管、第二夹管靠近，将管材初产品夹紧，第三电机转动带动了切割刀高速旋转，推动气缸收缩带动了旋转的切割刀下降，将管材初产品切断，得到该纳米碳黑增强HDPE给水管；
自动牵引截断装置，包括承重底座(1)、截断机构(5)、夹持机构(7)，所述承重底座(1)顶部两侧均安装有第一支撑板(2)，所述第一支撑板(2)顶部等距安装有若干升降气缸(13)，若干所述升降气缸(13)的活动杆均连接至第二支撑板(4)底部，所述承重底座(1)顶部一端安装有截断机构(5)，所述截断机构(5)远离第二支撑板(4)一侧设有夹持机构(7)，所述夹持机构(7)下方设有成品箱(8)；
两侧所述第一支撑板(2)远离截断机构(5)一端通过转轴安装有第二主动轮(18)，两侧所述第一支撑板(2)接近截断机构(5)一端通过转轴安装有第二从动轮(19)，两侧所述第二支撑板(4)远离截断机构(5)一端通过转轴安装有第一从动轮(14)，两侧所述第二支撑板(4)接近截断机构(5)一端通过转轴安装有第一主动轮(17)，所述第一从动轮(14)、第一主动轮(17)外部以及第二主动轮(18)、第二从动轮(19)外部均套设有履带(12)，所述履带(12)包括皮带(16)，所述皮带(16)上等距安装有若干牵引板(15)，所述牵引板(15)中部开设有第一弧形槽(20)；
一侧所述第二支撑板(4)上安装有安装板(11)，所述安装板(11)底部安装有若干升降气缸(13)，所述安装板(11)顶部安装有第二电机(10)，所述承重底座(1)远离第二电机(10)一侧顶部安装有第一电机(3)，所述第一电机(3)、第二电机(10)的输出轴上均安装有变速箱(9)，所述第一电机(3)通过变速箱(9)连接第一主动轮(17)，所述第二电机(10)通过变速箱(9)连接第二主动轮(18)；
所述截断机构(5)包括支撑台(21)、电机壳体(24)，所述电机壳体(24)底部套接在第三电机(22)上，所述电机壳体(24)一侧底端转动安装至转动底座(28)上，所述转动底座(28)底部安装至支撑台(21)顶部，所述电机壳体(24)顶端两侧均安装有伸长板(25)，两侧所述伸长板(25)之间安装有连接杆(26)，所述电机壳体(24)一侧安装有刀具壳体(23)，所述支撑台(21)远离转动底座(28)一侧顶部转动安装有推动气缸(27)，所述推动气缸(27)的活动杆转动连接在连接杆(26)上；
所述第三电机(22)的输出轴上套接有第二斜齿轮(30)，所述第二斜齿轮(30)上垂直啮合连接有第一斜齿轮(29)，所述第一斜齿轮(29)通过转轴连接有切割刀(31)，所述切割刀(31)安装在刀具壳体(23)内部，所述切割刀(31)下方设有切管台(32)，所述切管台(32)安装在支撑台(21)顶部，所述切管台(32)上与切割刀(31)同向开设有落刀口(34)，所述切管台(32)上与切割刀(31)垂直方向开设有第二弧形槽(33)；
所述夹持机构(7)包括第一夹管(35)、第二夹管(39)，所述第一夹管(35)、第二夹管(39)结构相同，所述第一夹管(35)、第二夹管(39)顶部组合形成组合槽(36)，所述组合槽(36)中等距安装有若干双头气缸(37)，相邻所述双头气缸(37)之间设有弹簧(38)连接至组合槽(36)两侧内壁，两端所述双头气缸(37)顶部均安装有J型柱(6)。
2.根据权利要求1所述的一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法,其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺中的一种；所述加工助剂为硅烷交联聚乙烯共聚物、聚乙烯接枝共聚物、无氟聚合物、甲基丙烯酸酯类、马来酸酐及其接枝物中的一种或几种；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种，所述光稳定剂为苯并三唑类紫外线吸收剂。
3.根据权利要求1所述的一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法,其特征在于，所述聚烯烃类超分散剂为甲基丙烯酸甲酯类分散剂或端基聚异丁烯类分散剂，所述接枝共聚物类超分散剂为水溶性高分子分散剂或乳液分散剂。
4.根据权利要求1所述的一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法,其特征在于，所述步骤一中的恒温搅拌反应时间为0.5-1h；所述步骤二中的密炼机密炼温度为125-145℃，密炼时间为6-12min。
5.根据权利要求1所述的一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法,其特征在于，所述步骤二中单螺旋挤出机的加料段温度为165-180℃，熔融段温度180-240℃，均化段温度200-260℃，螺杆转速为50-150r/min。
6.根据权利要求1所述的一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法,其特征在于，所述步骤三中单螺杆挤出机的加料段温度为180-195℃，熔融段温度210-250℃，均化段温度220-275℃，螺杆转速为100-300r/min，所述模具温度为190-210℃。
7.根据权利要求1所述的一种纳米碳黑增强HDPE给水管材制备方法,其特征在于，所述步骤三中的自动牵引截断装置牵引给水管材定长截断的工作过程如下：
步骤一：将管材穿入至上下两个履带(12)之间的第一弧形槽(20)中，启动若干升降气缸(13)，升降气缸(13)收缩，第二支撑板(4)下降，带动了上方的履带(12)下降，将管材压紧；
步骤二：启动第一电机(3)，第一电机(3)运转带动第二主动轮(18)转动，带动了第二主动轮(18)上履带(12)顺时针转动，启动第二电机(10)，第二电机(10)运转带动第一主动轮(17)转动，带动了第一主动轮(17)上履带(12)逆时针转动，上下两个履带(12)带动了管材向前移动；
步骤三：当管材输送至截断机构(5)，落至切管台(32)的顶部的第二弧形槽(33)中，继续向前移动穿入至夹持机构(7)中；
步骤四：当管材长度从切管台(32)以及伸入夹持机构(7)中的长度达到截断长度要求，停止第一电机(3)、第二电机(10)，停止管材向前输送，启动双头气缸(37)，双头气缸(37)收缩，拉动第一夹管(35)、第二夹管(39)靠近，将管材夹紧，启动第三电机(22)，第三电机(22)转动带动第二斜齿轮(30)转动，第二斜齿轮(30)啮合第一斜齿轮(29)，带动了切割刀(31)高速旋转，启动推动气缸(27)，推动气缸(27)收缩拉动电机壳体(24)的伸长板(25)端下降，第三电机(22)端在转动底座(28)上转动，带动了切割刀(31)下降，旋转的切割刀(31)将管材切断；
步骤五：启动双头气缸(37)，双头气缸(37)延伸，推动第一夹管(35)、第二夹管(39)分离，切断的管材从夹持机构7中落入至成品箱(8)中收集；
步骤六：重复以上步骤，管材持续自动按要求切断落入成品箱(8)中，得到该纳米碳黑增强HDPE给水管。
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